结构类型

燃料电池混合动力系统的基本结构分为两类：串联混合系统和并联混合系统。在串联混合系统中，电动机和发电机串联布置，所有的电动机能量一次性转化为电能，然后是能量合成；在并联混合系统中，电动机和发电机并联布置，能量总是通过一个机械系统，如齿轮传动装置和液力变矩器。这两个系统在节能效果方面基本相同[1]。

优势

基于燃料电池的混合动力列车之所以受到高度关注，是因为燃料电池混合动力列车与传统电力机车、内燃机车相比，具有一系列显著优势：

（1）燃料电池采用可再生能源（氢气）替代电力和石油，其反应产物为水，不存在电气干扰；

（2）其线路条件与非电气化线路完全兼容，可在任何既有铁路线上运行；

（3）受气候条件的影响小，尤其在军事、灾难等紧急情况时，具有快速、高效的应急作用；

（4）不需要传统的牵引供变电系统和接触网系统，避免了牵引供电系统和弓网故障引起的事故，提高了列车运行的可靠性。

能源管理控制系统

在开发混合动力系统时，为获取运行所需要的能源的发电装置和控制蓄电池能源平衡，开发能源管理控制系统是极为重要的。能源管理控制系统是为了进行车辆加减速、燃料电池发电量控制和蓄电池充放电控制等各种控制，它集成了燃料电池、蓄电池、储氢罐、升压装置、逆变器等各种装置信息。

东日本铁路公司开发的燃料电池混合动力列车，对柴油混合动力列车所开发的能源管理控制系统进行了修改，实现了符合燃料电池特性的能源管理。其能源管理控制方法如下：停车时，燃料电池向蓄电池充电，对动力运行时所需要的能源进行存储；动力运行时，所需要的能源由燃料电池和蓄电池两个方向供应；慢行时，向蓄电池充电，对下次动力运行时所需要的能源进行存储；制动时，将再生制动电力回收到蓄电池。因此，通过燃料电池和蓄电池的组合，能够实现高效率的能源管理。